JP2020182332A - 負荷駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バッテリの逆接続時に逆接保護用半導体リレーが誤動作する可能性を低減する。【解決手段】第1及び第2バッテリ201,202から駆動回路部10へ個別に電源供給を行う電源供給系統のそれぞれに逆接保護リレー41,42が設けられる。逆接保護リレーは、ソース電極がバッテリの正極に接続され、ドレイン電極が駆動回路部に接続され、ゲート電極がドライバ50からの駆動信号を入力し、バッテリの正極から駆動回路部に向かう方向を順方向とする寄生ダイオード41d,42dを有する。逆接保護リレーと、複数のバッテリのうち少なくとも1つのバッテリが逆接続されたときに、バッテリが逆接続された電源供給系統の逆接保護リレーのゲート−ソース間電圧を、ソース電極とドレイン電極との間の導通が遮断される電圧まで自律的に低下させる誤動作防止回路部70を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、負荷駆動装置に関する。
従来の負荷駆動装置として、例えば、特許文献1に記載されるように、バッテリから負荷へと至る電源供給経路に介在し、互いの寄生ダイオードが逆向きとなるように直列接続された2つの半導体リレーを備えたものが知られている。2つの半導体リレーのうち寄生ダイオードの順方向がバッテリから負荷へ向かうものは、負荷駆動装置に対してバッテリを逆接続したときに過大な電流の発生を抑制して負荷駆動装置の回路素子を保護する逆接保護用の半導体リレーである。
ところで、逆接保護用の半導体リレーには、負荷電流が大きい場合、オン抵抗値が低いNチャネル型FET(Field Effect Transistor)を使用するのが一般的である。Nチャネル型FETを逆接保護用の半導体リレーとした場合には、この半導体リレーを駆動するために昇圧電源を備えたリレードライバを接続する必要がある。
しかし、リレードライバの構成によっては、負荷駆動装置に対して極性を反対にしてバッテリを逆接続したときに、リレードライバを通してグランドと逆接保護用の半導体リレーのゲート電極とが導通する場合が想定される。この場合には、逆接保護用の半導体リレーのゲートとソースとの間に電位差が発生して逆接保護用の半導体リレーがオン状態となってしまい、負荷や負荷駆動装置に負荷駆動時とは逆向きに過大な電流が流れるおそれがある。
そこで、本発明は以上のような問題点に鑑み、バッテリを逆接続したときに、逆接保護用の半導体リレーが誤動作する可能性を低減する負荷駆動装置を提供することを目的とする。
このため、本発明の負荷駆動装置の一態様は、負荷を駆動する駆動回路部と、複数のバッテリから駆動回路部へ個別に電源供給を行う複数の電源供給系統と、複数の電源供給系統のそれぞれに設けられた第1半導体リレーであって、ソース電極がバッテリの正極に接続され、ドレイン電極が駆動回路部に接続され、ゲート電極がドライバから出力された駆動信号を入力し、バッテリの正極から駆動回路部に向かう方向を順方向とする寄生ダイオードを有する、第1半導体リレーと、複数のバッテリのうち少なくとも1つのバッテリが極性を反対にして駆動回路部に逆接続されたときに、バッテリが逆接続された電源供給系統の第1半導体リレーのゲート−ソース間電圧を、ソース電極とドレイン電極との間の導通が遮断される電圧まで低下させる第1の回路部と、を備える。
また、本発明の負荷駆動装置の別の態様は、負荷を駆動する駆動回路部と、1つのバッテリから駆動回路部へ電源供給を行う1つの電源供給系統と、1つの電源供給系統に設けられた第1半導体リレーであって、ソース電極がバッテリの正極に接続され、ドレイン電極が駆動回路部に接続され、ゲート電極がドライバから出力された駆動信号を入力し、バッテリの正極から駆動回路部に向かう方向を順方向とする寄生ダイオードを有する、第1半導体リレーと、1つのバッテリが極性を反対にして駆動回路部に逆接続されたときに、第1半導体リレーのゲート−ソース間電圧を、ソース電極とドレイン電極との間の導通が遮断される電圧まで低下させる第1の回路部と、を備える。
本発明の負荷駆動装置によれば、バッテリを逆接続したときに逆接保護用の半導体リレーが誤動作する可能性を低減できる。
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る負荷駆動装置の一例を示す。負荷駆動装置100は、車両に搭載された車載バッテリ200から、同じく車両に搭載された負荷300に対する通電量を制御する駆動回路部10と、駆動回路部10を制御する制御回路部20と、を備える。車載バッテリ200から駆動回路部10へ電源を供給する電源供給系統では、負荷駆動装置100の信頼性向上を図るべく、冗長設計がなされている。具体的には、電源供給系統が、第1バッテリ201から電源を供給する第1電源供給系統と第2バッテリ202から電源を供給する第2電源供給系統とで冗長設計がなされている。
図1は、第1実施形態に係る負荷駆動装置の一例を示す。負荷駆動装置100は、車両に搭載された車載バッテリ200から、同じく車両に搭載された負荷300に対する通電量を制御する駆動回路部10と、駆動回路部10を制御する制御回路部20と、を備える。車載バッテリ200から駆動回路部10へ電源を供給する電源供給系統では、負荷駆動装置100の信頼性向上を図るべく、冗長設計がなされている。具体的には、電源供給系統が、第1バッテリ201から電源を供給する第1電源供給系統と第2バッテリ202から電源を供給する第2電源供給系統とで冗長設計がなされている。
制御回路部20は、例えばマイクロコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサや、RAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリ、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性メモリ及び入出力インタフェースを有する。また、制御回路部20は、図示省略のイグニッションスイッチがオン状態となったことを契機として電源が供給される。制御回路部20は、例えば、上位の制御系(図示省略)からの指令信号や各種センサ(図示省略)の出力信号に基づいて負荷300に対する通電量の目標値を演算する。そして、制御回路部20は、駆動回路部10から負荷300に対する通電量が目標値に近づくように、駆動回路部10へ制御信号を出力する。
また、制御回路部20は、例えば負荷電流が目標値から継続して乖離しているか否かを判定することで、第1電源供給系統に異常が発生しているか否かを診断する。制御回路部20は、第1電源供給系統が正常であると診断した場合には、第1電源供給系統により電源供給を行って負荷300を駆動すべく、後述のようにして、第1電源供給系統を駆動回路に接続しつつ第2電源供給系統を駆動回路部10から切り離す。一方、制御回路部20は、第1電源供給系統の異常発生を検知した場合には、第2電源供給系統により電源供給を行って負荷300を駆動すべく、後述のようにして、第2電源供給系統を駆動回路に接続しつつ第1電源供給系統を駆動回路部10から切り離す。つまり、第2電源供給系統は、第1電源供給系統に異常が発生した場合のバックアップとして使用される。
負荷駆動装置100において、第1電源供給系統には、第1バッテリ201の正極に接続された第1正極端子101が含まれるとともに、この第1正極端子101と駆動回路部10の正極側とを接続する第1正極ラインL1が含まれる。また、負荷駆動装置100において、第2電源供給系統には、第2バッテリ202の正極に接続された第2正極端子102が含まれるとともに、この第2正極端子102と第1正極ラインL1とを接続ノードN1で接続する第2正極ラインL2が含まれる。さらに、負荷駆動装置100には、第1及び第2バッテリ201,202の両方の負極と接続されるとともにボディアース等に接地がなされた負極端子103と、この負極端子103と駆動回路部10の負極側とを接続する負極ラインL3と、が含まれる。
負荷駆動装置100は、第1及び第2バッテリ201,202から駆動回路部10に対する電源供給の断接を切り替えるための電源リレー部30を備える。電源リレー部30は、第1正極ラインL1に配置された第1電源リレー31と第2正極ラインL2に配置された第2電源リレー32とで構成される。第1電源リレー31は、制御回路部20の出力ポートP1から出力された制御信号を直接的にあるいはドライバ等を介して間接的に入力し、入力した制御信号に応じて、オン状態(導通)とオフ状態(非導通)との間で切り替わる半導体リレーである。同様に、第2電源リレー32は、制御回路部20の出力ポートP2から出力された制御信号を直接的にあるいはドライバ等を介して間接的に入力し、入力した制御信号に応じて、オン状態とオフ状態との間で切り替わる半導体リレーである。第1電源リレー31がオン状態であるときには、第1電源リレー31を介した通電が可能となって第1バッテリ201から駆動回路部10への電源供給が行われる。一方、第1電源リレー31がオフ状態であるときには、第1電源リレー31を介した通電が遮断されて第1バッテリ201から駆動回路部10への電源供給が遮断される。第2電源リレー32についても同様である。
電源リレー部30において、第1電源リレー31には駆動回路部10から第1正極端子101に向かう方向を順方向とするダイオード31dが並列に接続される。同様に、第2電源リレー32には駆動回路部10から第2正極端子102に向かう方向を順方向とするダイオード32dが並列に接続される。
また、負荷駆動装置100は、第1及び第2バッテリ201,202が極性を反対にして接続される逆接続の場合に、過大な電流の発生を抑制して負荷駆動装置100の回路素子を保護するための逆接保護リレー部40を備える。逆接保護リレー部40は、第1電源リレー31と駆動回路部10との間の第1正極ラインL1に配置された第1逆接保護リレー41と、第2電源リレー32と接続ノードN1との間の第2正極ラインL2に配置された第2逆接保護リレー42と、で構成される。第1逆接保護リレー41及び第2逆接保護リレー42はそれぞれ、後述の単一の逆接保護リレードライバ50から入力した駆動信号に応じて、オン状態とオフ状態との間で切り替わる半導体リレーである。第1逆接保護リレー41は第1信号ラインL4を介して駆動信号を入力し、第2逆接保護リレー42は第2信号ラインL5を介して駆動信号を入力する。第1逆接保護リレー41がオン状態であるときに第1逆接保護リレー41を介した通電が可能となり、第1逆接保護リレー41がオフ状態であるときに第1電源リレー31を介した通電が遮断される。第2逆接保護リレー42についても同様である。
第1逆接保護リレー41には、第1正極端子101から駆動回路部10に向かう方向を順方向とするダイオード41dが並列に接続される。同様に、第2逆接保護リレー42には、第2正極端子102から駆動回路部10に向かう方向を順方向とするダイオード42dが並列に接続される。ダイオード41dの順方向が上記のように設定されることで、第1逆接保護リレー41をオフ状態にして第1バッテリ201を逆接続してしまったときに、第1バッテリ201と負荷300及び駆動回路部10との間に形成される電流経路が遮断される。同様に、ダイオード42dの順方向が上記のように設定されることで、第2逆接保護リレー42をオフ状態にして第2バッテリ202を逆接続してしまったときに、第2バッテリ202と負荷300及び駆動回路部10との間に形成される電流経路が遮断される。
電源リレー31,32、及び、逆接保護リレー41,42には、負荷300を流れる負荷電流の大きさ(数A〜数十A)を考慮して、オン抵抗値が低いNチャネル型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が用いられる。第1電源リレー31において、ドレイン電極(D)が第1正極端子101に接続され、ゲート電極(G)が直接的又は間接的に制御回路部20の出力ポートP1に接続される。第1逆接保護リレー41において、ドレイン電極(D)が接続ノードN1に接続され、ゲート電極(G)が第1信号ラインL4を介して後述の逆接保護リレードライバ50に接続される。第1信号ラインL4には抵抗104が配置される。そして、第1電源リレー31のソース電極(S)と第1逆接保護リレー41のソース電極(S)とが互いに接続される。同様に、第2電源リレー32において、ドレイン電極(D)が第2正極端子102に接続され、ゲート電極(G)が直接的又は間接的に制御回路部20の出力ポートP2に接続される。第2逆接保護リレー42において、ドレイン電極(D)が接続ノードN1に接続され、ゲート電極(G)が第2信号ラインL5を介して後述の逆接保護リレードライバに接続される。第2信号ラインL5には抵抗105が配置される。そして、第2電源リレー32のソース電極(S)と第2逆接保護リレー42のソース電極(S)とが互いに接続される。第1及び第2電源リレー31,32、並びに、第1及び第2逆接保護リレー41,42のそれぞれのダイオード31d,32d,41d,42dには、寄生ダイオードが利用される。
第1及び第2逆接保護リレー41,42の両方のゲート電極(G)には、第1及び第2逆接保護リレー41,42を駆動するための逆接保護リレードライバ50が接続される。これは、Nチャネル型MOSFETである第1及び第2逆接保護リレー41,42をオン状態とするためには、両方のゲート電極(G)に、電源電圧が印加されるソース電極(S)の電圧(ソース電圧)よりも高い電圧を印加する必要があるためである。逆接保護リレードライバ50は、論理回路51、昇圧回路52、第1ドライバリレー53及び第2ドライバリレー54を有する。
論理回路51及び昇圧回路52は、第1電源供給系統に異常が発生していない場合、第1正極ラインL1から、これにアノードが接続されたダイオード106を介して電源供給が行われる。一方、論理回路51及び昇圧回路52は、第1電源供給系統に異常が発生した場合(例えば第1バッテリ201の電源電圧低下時)には、第2正極ラインL2から、オン状態にされた予備電源リレー107及びダイオード108を介して電源供給が行われる。予備電源リレー107は、制御回路部20の出力ポートP3から出力された制御信号を直接的にあるいはドライバ等を介して間接的に入力し、入力した制御信号に応じて、オン状態(導通)とオフ状態(非導通)との間で切り替わる半導体リレーである。オン状態のときには、予備電源リレー107を介した通電が可能になる一方、オフ状態のときには、予備電源リレー107を介した通電が遮断される。図示の例では、予備電源リレー107は、Nチャネル型MOSFETであり、ドレイン電極(D)が第2電源リレー32のドレイン電極(D)に接続され、ソース電極(S)がダイオード108のアノードに接続され、ゲート電極(G)が制御回路部20の出力ポートP3に接続される。予備電源リレー107の寄生ダイオードであるダイオード107dはソース電極(S)からドレイン電極(D)に向かう方向を順方向とする。
第1ドライバリレー53及び第2ドライバリレー54は、昇圧回路52と負極ラインL3との間で直列に接続される。第1ドライバリレー53は、論理回路51から出力された制御信号に応じてオン状態又はオフ状態に切り替わり、オン状態のときに第1ドライバリレー53を介した通電が可能になる一方、オフ状態のときに第1ドライバリレー53を介した通電が遮断される。第2ドライバリレー54についても同様である。第1ドライバリレー53と第2ドライバリレー54とを接続する接続ノードN2の電圧が逆接保護リレードライバ50の駆動信号として出力される。
図示の例では、第1及び第2ドライバリレー53,54はNチャネル型MOSFETであり、第1ドライバリレー53のソース電極(S)と第2ドライバリレー54のドレイン電極(D)とが接続ノードN2で相互に接続される。第1ドライバリレー53のドレイン電極(D)は、昇圧回路52から出力された昇圧電圧が印加される。第2ドライバリレー54のソース電極(S)は負極ラインL3に接続される。第1ドライバリレー53及び第2ドライバリレー54の両方のゲート電極(G)は論理回路51と接続される。接続ノードN2は、第1信号ラインL4及び第2信号ラインL5に接続される。第1ドライバリレー53の寄生ダイオードであるダイオード53d、及び第2ドライバリレー54の寄生ダイオードであるダイオード54dは、ソース電極(S)からドレイン電極(D)に向かう方向を順方向とする。
論理回路51は、制御回路部20の出力ポートP4から制御信号を入力するように構成される内部インピーダンスの高い回路である。論理回路51は、制御回路部20の出力ポートP4から出力された制御信号に応じて、第1ドライバリレー53又は第2ドライバリレー54のいずれか一方をオン状態にする制御信号を第1ドライバリレー53及び第2ドライバリレー54にそれぞれ出力する。例えば、制御回路部20の出力ポートP4から出力された高電位状態の制御信号により、論理回路51は、第1ドライバリレー53をオン状態にするとともに第2ドライバリレー54をオフ状態にする制御信号を出力する。一方、制御回路部20の出力ポートP4から出力された低電位状態の制御信号により、論理回路51は、第1ドライバリレー53をオフ状態にするとともに第2ドライバリレー54をオン状態にする制御信号を出力する。第1ドライバリレー53がオン状態であるときには、逆接保護リレードライバ50から出力される駆動信号は昇圧回路52による昇圧電圧相当の高電位状態となる。一方、第2ドライバリレー54がオン状態であるときには、逆接保護リレードライバ50から出力される駆動信号は接地電位に相当する低電位状態となる。
負荷駆動装置100は、第1及び第2逆接保護リレー41,42の動作を個別に遮断する動作遮断回路部60を備える。動作遮断回路部60は、第1逆接保護リレー41の動作を遮断する第1遮断トランジスタ61と、第2逆接保護リレー42の動作を遮断する第2遮断トランジスタ62と、を有する。第1遮断トランジスタ61は第1信号ラインL4と負極ラインL3とを接続し、第2遮断トランジスタ62は、第2信号ラインL5と負極ラインL3とを接続する。第1遮断トランジスタ61は、制御回路部20の出力ポートP5から出力された制御信号に応じてオン状態とオフ状態との間で切り替わる。第1遮断トランジスタ61がオン状態のときに第1遮断トランジスタ61を介した通電が可能になる一方、第1遮断トランジスタ61がオフ状態のときに第1遮断トランジスタ61を介した通電が遮断される。同様に、第2遮断トランジスタ62は、制御回路部20の出力ポートP6から出力された制御信号に応じてオン状態とオフ状態との間で切り替わる。第2遮断トランジスタ62がオン状態のときに第2遮断トランジスタ62を介した通電が可能になる一方、第2遮断トランジスタ62がオフ状態のときに第1遮断トランジスタ61を介した通電が遮断される。
図示の例では、第1及び第2遮断トランジスタ61,62はNPN型トランジスタである。第1遮断トランジスタ61において、コレクタ電極(C)はダイオード63を介して第1信号ラインL4と接続され、エミッタ電極(E)は負極ラインL3と接続され、ベース電極(B)はベース抵抗64を介して制御回路部20の出力ポートP5に接続される。また、第1遮断トランジスタ61において、ベース電極(B)とエミッタ電極(E)との間にはベース−エミッタ間抵抗65が接続される。同様に、第2遮断トランジスタ62において、コレクタ電極(C)はダイオード66を介して第2信号ラインL5と接続され、エミッタ電極(E)は負極ラインL3と接続され、ベース電極(B)はベース抵抗67を介して制御回路部20の出力ポートP6に接続される。また、第2遮断トランジスタ62において、ベース電極(B)とエミッタ電極(E)との間にはベース−エミッタ間抵抗68が接続される。上記のダイオード63は、第1遮断トランジスタ61のエミッタ−コレクタ間電圧がその逆方向耐圧に達した場合に、エミッタ電極(E)からコレクタ電極(C)への電流の逆流を遮断する働きをする。上記のダイオード66は、第2遮断トランジスタ62のエミッタ−コレクタ間電圧がその逆方向耐圧に達した場合に、エミッタ電極(E)からコレクタ電極(C)への電流の逆流を遮断する働きをする。
負荷駆動装置100は、車載バッテリ200を逆接続したときに第1及び第2逆接保護リレー41,42の誤動作を防止するための誤動作防止回路部70を備える。誤動作防止回路部70は、第1逆接保護リレー41の誤動作を防止するための第1誤動作防止トランジスタ71(スイッチ素子)と、第2逆接保護リレー42の誤動作を防止するための第2誤動作防止トランジスタ72(スイッチ素子)と、を有する。
第1誤動作防止トランジスタ71は、第1電源リレー31と第1逆接保護リレー41との間の第1正極ラインL1と、第1信号ラインL4と、を接続し、第1正極ラインL1と負極ラインL3との電位差に応じてオン状態とオフ状態との間で切り替わる半導体素子である。第1誤動作防止トランジスタ71がオン状態のときに第1誤動作防止トランジスタ71を介した通電が可能になる一方、第1誤動作防止トランジスタ71がオフ状態のときに第1誤動作防止トランジスタ71を介した通電が遮断される。
第2誤動作防止トランジスタ72は、第2電源リレー32と第2逆接保護リレー42との間の第2正極ラインL2と、第2信号ラインL5と、を接続し、第2正極ラインL2と負極ラインL3との電位差に応じてオン状態とオフ状態との間で切り替わる半導体素子である。第2誤動作防止トランジスタ72がオン状態のときに第2誤動作防止トランジスタ72を介した通電が可能になる一方、第2誤動作防止トランジスタ72がオフ状態のときに第2誤動作防止トランジスタ72を介した通電が遮断される。
図示の例では、第1及び第2誤動作防止トランジスタ71,72はNPN型トランジスタである。第1誤動作防止トランジスタ71において、コレクタ電極(C)はダイオード73を介して第1信号ラインL4と接続され、エミッタ電極(E)は第1正極ラインL1と接続され、ベース電極(B)はベース抵抗74を介して負極ラインL3に接続される。また、第1誤動作防止トランジスタ71において、ベース電極(B)とエミッタ電極(E)との間にはベース−エミッタ間抵抗75が接続される。同様に、第2誤動作防止トランジスタ72において、コレクタ電極(C)はダイオード76を介して第2信号ラインL5と接続され、エミッタ電極(E)は第2正極ラインL2と接続され、ベース電極(B)はベース抵抗77を介して負極ラインL3に接続される。また、第2誤動作防止トランジスタ72において、ベース電極(B)とエミッタ電極(E)との間にはベース−エミッタ間抵抗78が接続される。
上記のダイオード73は、第1誤動作防止トランジスタ71のエミッタ−コレクタ間電圧がその逆方向耐圧に達した場合に、エミッタ電極(E)からコレクタ電極(C)への電流の逆流を遮断する働きをする。同様に、上記のダイオード76は、第2誤動作防止トランジスタ72のエミッタ−コレクタ間電圧がその逆方向耐圧に達した場合に、エミッタ電極(E)からコレクタ電極(C)への電流の逆流を遮断する働きをする。ここで、例えば、第1電源リレー31及び第1逆接保護リレー41の異常を個別に診断する場合を考える。この場合には、第1電源リレー31をオン状態にするとともに、第1ドライバリレー53をオフ状態にして第2ドライバリレー54をオン状態にすることで第1逆接保護リレー41をオフ状態にする。これにより、第1誤動作防止トランジスタ71において、コレクタ電圧が接地電位(例えば0V)となり、エミッタ電圧が電源電圧(例えば+13V)となり、エミッタ−コレクタ間電圧がその逆方向耐圧(例えば+5V)に達する。しかし、第1誤動作防止トランジスタ71のコレクタ電極(C)と第1信号ラインL4との間にはダイオード73が配置されているので、第1誤動作防止トランジスタ71のエミッタ電極(E)からコレクタ電極(C)に向かう電流が遮断される。
また、第1誤動作防止トランジスタ71のエミッタ電極(E)が第1電源リレー31の下流に接続され、第2誤動作防止トランジスタ72のエミッタ電極(E)が第2電源リレー32の下流に接続されることで以下の効果が生じる。すなわち、第1バッテリ201の正常接続時に負荷300を駆動しないときには、第1電源リレー31をオフ状態にすることで、ベース−エミッタ間抵抗75及びベース抵抗74を介した暗電流を抑制できる。同様に、第2バッテリ202の正常接続時に負荷300を駆動しないときには、第2電源リレー32をオフ状態にすることで、ベース−エミッタ間抵抗78及びベース抵抗77を介した暗電流を抑制できる。
図2は、負荷300及び駆動回路部10の一例を示す。例えば、負荷300は、U相コイル301、V相コイル302及びW相コイル303を備えた3相ブラシレスモータであり、駆動回路部10は3相ブラシレスモータを駆動するためのインバータである。負荷300としての3相ブラシレスモータは、3相コイル301,302,303が中性点304で一括接続されて巻き回された筒状のステータ(図示省略)と、このステータの中央部に回転可能に備えられた永久磁石回転子としてのロータ305と、を有する。
駆動回路部10としてのインバータは、第1正極ラインL1と負極ラインL3との間に設けられる。駆動回路部10では、第1正極ラインL1に接続される正極母線10aと負極ラインL3に接続される負極母線10bとの間に、U相アーム、V相アーム及びW相アームが並列に接続される。U相アームは上段のスイッチング素子11と下段のスイッチング素子12とが直列接続されて構成される。V相アームは上段のスイッチング素子13と下段のスイッチング素子14とが直列接続されて構成される。W相アームは上段のスイッチング素子15と下段のスイッチング素子16とが直列接続されて構成される。そして、U相アームの2つのスイッチング素子11,12間がU相コイル301に接続され、V相アームの2つのスイッチング素子13,14間がV相コイル302に接続され、W相アームの2つのスイッチング素子15,16間がW相コイル303に接続される。
駆動回路部10としてのインバータにおいて、スイッチング素子11〜16はそれぞれ、逆並列のダイオード11d〜16dと外部制御可能な制御電極とを有し、制御電極に入力された制御信号に従ってオン状態とオフ状態との間でスイッチング動作を行う。スイッチング素子11〜16は、ダイオード11d〜16dの順方向が負極母線10bから正極母線10aに向かう方向となるように配置される。スイッチング素子11〜16には、例えば、MOSFETやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等を用い得る。図示の例では、スイッチング素子11〜16としてNチャネル型MOSFETを用い、ダイオード11d〜16dとして寄生ダイオードを利用している。
図3は、第1電源供給系統によって電源供給を行って負荷を駆動するときの負荷駆動装置100の回路動作の一例を示す。制御回路部20は、第1電源供給系統によって電源供給を行って負荷を駆動するときに、出力ポートP1〜P6から以下のように制御信号を出力する。出力ポートP1からは、第1電源リレー31をオン状態にする制御信号が出力される。出力ポートP2からは、第2電源リレー32をオフ状態にする制御信号が出力される。出力ポートP3からは、予備電源リレー107をオフ状態にする制御信号が出力される。出力ポートP4からは、第1ドライバリレー53をオン状態にし、かつ、第2ドライバリレー54をオフ状態にする制御信号が出力される。出力ポートP5からは、第1逆接保護リレー41をオン状態にすべく、第1遮断トランジスタ61をオフ状態にする(例えば0Vの)制御信号が出力される。出力ポートP6からは、第2逆接保護リレー42をオフ状態にすべく、第2遮断トランジスタ62をオン状態にする(例えば+5Vの)制御信号が出力される。
逆接保護リレードライバ50の昇圧回路52は、第1正極ラインL1から電源供給が行われて、第1バッテリ201の電源電圧(例えば+13V)を昇圧した昇圧電圧(例えば+23V)を出力する。逆接保護リレードライバ50において、第1ドライバリレー53はオン状態であり、かつ、第2ドライバリレー54はオフ状態であるので、逆接保護リレードライバ50から出力される駆動信号は昇圧回路52による昇圧電圧(例えば+23V)となる。
第1電源リレー31はオン状態であるので、第1正極ラインL1で第1誤動作防止トランジスタ71のエミッタ電極及び第1逆接保護リレー41のソース電極と接続される接続ノードN3の電圧は、第1バッテリ201の電源電圧(例えば+13V)となる。誤動作防止回路部70において、第1誤動作防止トランジスタ71は、エミッタ電圧が電源電圧(例えば+13V)であるのに対しベース電圧がベース抵抗74とベース−エミッタ間抵抗75との分圧(例えば+6.5V)となって、オフ状態となる。また、動作遮断回路部60において、第1遮断トランジスタ61は、ベース電圧及びエミッタ電圧がいずれも接地電位(例えば0V)となるので、オフ状態となる。したがって、逆接保護リレードライバ50から出力された、昇圧電圧(例えば+23V)の駆動信号は、電圧降下せずに第1逆接保護リレー41のゲート電極に印加される。これにより、第1逆接保護リレー41において、昇圧電圧(例えば+23V)と電源電圧(例えば+13V)との電位差であるゲート−ソース間電圧がゲートしきい値電圧(例えば+10V)以上となって、第1逆接保護リレー41はオン状態となる。第1電源リレー31及び第1逆接保護リレー41がいずれもオン状態となるので、第1バッテリ201の正極から、第1正極ラインL1、駆動回路部10及び負極ラインL3を介して第1バッテリ201の負極までが通電可能となる(図中の太実線矢印参照)。したがって、制御回路部20から駆動回路部10へ制御信号を出力することで駆動回路部10から負荷300への通電量が制御され、負荷300が駆動される。
第2電源リレー32はオフ状態であるので、第2正極ラインL2で第2誤動作防止トランジスタ72のエミッタ電極及び第2逆接保護リレー42のソース電極と接続される接続ノードN4の電圧は、接地電位(例えば0V)となる。誤動作防止回路部70において、第2誤動作防止トランジスタ72は、エミッタ電圧が接地電位(例えば0V)であるのに対しベース電圧も接地電位(例えば0V)となるので、オフ状態となる。しかし、動作遮断回路部60の第2遮断トランジスタ62において、エミッタ電圧が接地電位(例えば0V)であるのに対しベース電圧がベース抵抗67とベース−エミッタ間抵抗68との分圧(例えば+2.5V)となる。このため、第2遮断トランジスタ62は、ベース電圧(例えば+2.5V)とエミッタ電圧(例えば0V)との電位差であるベース−エミッタ間電圧が接合部飽和電圧(例えば+0.7V)以上となって、オン状態となる。したがって、逆接保護リレードライバ50から第2信号ラインL5及び第2遮断トランジスタ62のコレクタ−エミッタ間を介して負極ラインL3に電流が流れる(図中の白抜矢印参照)。これにより、逆接保護リレードライバ50から出力された、昇圧電圧(例えば+23V)の駆動信号は、抵抗105によってダイオード66の順方向電圧(例えば+0.7V)まで電圧降下した状態で第2逆接保護リレー42のゲート電極に印加される。第2逆接保護リレー42では、ゲート−ソース間電圧(例えば+0.7V)がゲートしきい値電圧(例えば+3V)未満となって、第2逆接保護リレー42はオフ状態となる。第2電源リレー32及び第2逆接保護リレー42がいずれもオフ状態となるので、第2バッテリ202の正極と駆動回路部10と間の通電は遮断される。
制御回路部20は、第1電源供給系統によって電源供給を行って負荷300を駆動するときには、上記のように制御信号を出力することで、第1電源供給系統が駆動回路部10に接続されるとともに第2電源供給系統が駆動回路部10から切り離される。
なお、第2電源供給系統によって電源供給を行って負荷300を駆動するときには、制御回路部20は出力ポートP1〜P6から以下のように制御信号を出力する。すなわち、出力ポートP1から、第1電源リレー31をオフ状態にする制御信号を出力する。出力ポートP2から、第2電源リレー32をオン状態にする制御信号を出力する。出力ポートP3から、予備電源リレー107をオン状態にする制御信号を出力する。出力ポートP4から、第1ドライバリレー53をオン状態にし、かつ、第2ドライバリレー54をオフ状態にする制御信号を出力する。出力ポートP5から、第1逆接保護リレー41をオフ状態にすべく、第1遮断トランジスタ61をオン状態にする(例えば+5Vの)制御信号を出力する。出力ポートP6から、第2逆接保護リレー42をオン状態にすべく、第2遮断トランジスタ62をオフ状態にする(例えば0Vの)制御信号を出力する。このようにしても、上記と同様の回路動作によって、第2電源供給系統が駆動回路部10に接続されるとともに第1電源供給系統が駆動回路部10から切り離される。
図4は、第1バッテリ201を負荷駆動装置100に対して逆接続したときの負荷駆動装置100の回路動作を示す。第1バッテリ201を負荷駆動装置100に対して逆接続したときには、負極端子103の端子電圧は接地電位(例えば0V)であるが、第1正極端子101の端子電圧は接地電位から電源電圧(例えば+13V)を減算した電圧(例えば−13V)となる。第1バッテリ201を負荷駆動装置100に対して逆接続する状況が発生するのは、通常、図示省略のイグニッションスイッチをオフ状態にして第1バッテリ201を交換する場合である。このときには、制御回路部20には電源供給がなされていないので、制御回路部20の出力ポートP1〜P6からは制御信号が出力されていない。したがって、第1及び第2電源リレー31,32、予備電源リレー107、第1及び第2ドライバリレー53,54、並びに、第1及び第2遮断トランジスタ61,62はいずれもオフ状態となる。また、駆動回路部10が、図2に示すように負荷300としてのブラシレスモータを駆動するインバータである場合には、スイッチング素子11〜16も全てオフ状態となっている。
しかし、制御回路部20の出力ポートP1〜P6から制御信号が出力されていない状態でも、第1バッテリ201から電流が流れる第1の閉回路が形成される。第1の閉回路では、逆接続された第1バッテリ201の正極からの電流が、ベース抵抗74、ベース−エミッタ間抵抗75、及び、第1電源リレー31のダイオード31dを介して、第1バッテリ201の負極へ戻る。なお、ベース抵抗74及びベース−エミッタ間抵抗75は十分大きい抵抗値を有しているので、第1の閉回路を流れる電流は微小である。
第1の閉回路に電流が流れると、接続ノードN3の電圧は、ベース抵抗74及びベース−エミッタ間抵抗75での電圧降下により、接地電位(例えば0V)から低下する。より具体的には、接続ノードN3では、第1電源リレー31のダイオード31dの順方向電圧(例えば+0.7V)によって、第1正極端子の端子電圧(例えば−13V)よりも高い電圧(例えば−12.3V)となる。誤動作防止回路部70の第1誤動作防止トランジスタ71のエミッタ電圧は接続ノードN3の電圧(例えば−12.3V)である。これに対し、ベース電圧は、接地電位と接続ノードN3の電圧との電位差をベース抵抗74とベース−エミッタ間抵抗75とで分圧した電圧(例えば−6.2V)である。したがって、第1誤動作防止トランジスタ71は、ベース−エミッタ間電圧(例えば+6.1V)が接合部飽和電圧(例えば+0.7V)以上となってオン状態となるので、第1誤動作防止トランジスタ71にベース電流が流れる(図中の白抜矢印参照)。これにより、逆接続された第1バッテリ201の正極からの電流が、負荷駆動装置100内を負極端子103から第1正極端子101まで流れて、第1バッテリ201の負極へ戻る第2の閉回路が形成される(図中の太実線矢印参照)。第2の閉回路を流れる電流は、負荷駆動装置100において、第2ドライバリレー54のダイオード54d、抵抗104、ダイオード73、第1誤動作防止トランジスタ71のコレクタ−エミッタ間及び第1電源リレー31のダイオード31dを、この順番で流れる。なお、抵抗104は十分大きい抵抗値を有しているので、第2の閉回路を流れる電流は微小である。
第2の閉回路に電流が流れると、第1逆接保護リレー41のゲート電圧は、抵抗104での電圧降下によって接地電位(例えば0V)から低下する。より具体的には、第1逆接保護リレー41のゲート電圧は、ダイオード73の順方向電圧(例えば+0.7V)によって、接続ノードN3の電圧(例えば−12.3V)よりも高い電圧(−11.6V)となる。第1逆接保護リレー41では、ゲート電圧(例えば−11.6V)とソース電圧(例えば−12.3V)との電位差であるゲート−ソース間電圧(例えば+0.7V)がゲートしきい値電圧(例えば3V)未満となって、第1逆接保護リレー41はオフ状態となる。これにより、逆接続された第1バッテリ201の正極から駆動回路部10を介して負極へ戻る、負荷駆動時と逆向きの電流経路が遮断される(図中の太破線矢印参照)。
第1バッテリ201を負荷駆動装置100に対して逆接続したときに、第2逆接保護リレー42も以下のようにしてオフ状態となる。オフ状態である第2電源リレー32において、ドレイン電圧は第2バッテリ202の電源電圧(例えば+13V)であり、ソース電圧は接地電位(例えば0V)であるので、ダイオード32dを介したソース電極からドレイン電極への電流の流れは遮断される。したがって、誤動作防止回路部70のベース抵抗77及びベース−エミッタ間抵抗78を介した電流も遮断されるので、接続ノードN4の電圧は接地電位(例えば0V)となる。また、誤動作防止回路部70の第2誤動作防止トランジスタ72は、ベース電圧及びエミッタ電圧がいずれも接地電位(例えば0V)となって、オフ状態となる。よって、第2逆接保護リレー42のゲート電圧は、第2ドライバリレー54のダイオード54dの順方向電圧(例えば+0.7V)によって、接地電位(例えば0V)よりも低い電圧(例えば−0.7V)となる。しかし、第2逆接保護リレー42は、ゲート電圧(例えば−0.7V)に対して、ソース電圧が、接地電位(例えば0V)である接続ノードN4の電圧と等しくなって、ゲート電圧よりもソース電圧の方が高くなるので、オフ状態となる。
第1遮断トランジスタ61において、コレクタ電圧が第1逆接保護リレー41のゲート電圧(例えば−11.6V)であり、かつ、エミッタ電圧が接地電位(例えば0V)である。このとき、第1遮断トランジスタ61のエミッタ−コレクタ間電圧(例えば+11.6V)は、その逆方向耐圧(例えば+5V)を超えている。しかし、ダイオード73が第1遮断トランジスタ61のコレクタ電極に直列に接続されているので、第1遮断トランジスタ61のエミッタ電極からコレクタ電極に向かう電流が遮断される。
なお、第2バッテリ202を逆接続したときの負荷駆動装置100の回路動作は、第1バッテリ201を逆接続したときの負荷駆動装置100の回路動作と同様であるので、その説明を割愛する。次に、負荷駆動装置100による効果について、従来の負荷駆動装置100cvtに関する図8を参照して説明する。
図8は、第1バッテリ201を従来の負荷駆動装置100cvtに対して逆接続したときの負荷駆動装置100cvtの回路動作を示す。従来の負荷駆動装置100cvtは、負荷駆動装置100と比較すると、第1及び第2逆接保護リレー41,42に一対一で逆接保護リレードライバ50a,50bが設けられ、動作遮断回路部60及び誤動作防止回路部70を備えていない点で異なる。なお、負荷駆動装置100と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略ないし簡潔にする。
第1逆接保護リレー41の逆接保護リレードライバ50aは、制御回路部20の出力ポートP4から出力される制御信号を入力することで第1及び第2ドライバリレー53,54が制御される。同様に、第2逆接保護リレー42の逆接保護リレードライバ50bは、制御回路部20の出力ポートP4’から出力される制御信号を入力することで第1及び第2ドライバリレー53,54が制御される。
第1バッテリ201を負荷駆動装置100cvtに逆接続したときには、出力ポートP1〜P4’から制御信号が出力されていないので、第1及び第2電源リレー31,32、予備電源リレー107、第1及び第2ドライバリレー53,54は全てオフ状態となる。第1逆接保護リレー41のゲート電圧は、第2ドライバリレー54のダイオード54dの順方向電圧(例えば+0.7V)によって、接地電位(例えば0V)より低い電圧(例えば−0.7V)となる。第1逆接保護リレー41のソース電圧は、第1電源リレー31のダイオード31dの順方向電圧によって、逆接続された第1バッテリ201の負極電圧(例えば−13V)より高い電圧(例えば−12.3V)となる。したがって、第1逆接保護リレー41において、ゲート−ソース間電圧(例えば+11.6V)がゲートしきい値電圧(例えば+3V)以上となって、第1逆接保護リレー41がオン状態となってしまう。
第1逆接保護リレー41がオン状態のとき、逆接続された第1バッテリ201の正極からの電流は、駆動回路部10、第1逆接保護リレー41のドレイン−ソース間及び第1電源リレー31のダイオード31dをこの順で逆流して負極へ戻る(図中の太実線矢印参照)。例えば図2に示すように、駆動回路部10が負荷300としてのブラシレスモータを駆動するインバータである場合には、駆動回路部10では、負極ラインL3からダイオード11d〜16dを介して第1正極ラインL1へ電流が逆流する。このように逆流する電流は、十分大きい抵抗値を有する抵抗を流れないため、過大な電流となる。これは、負荷300や負荷駆動装置100cvtの回路素子の耐久性を低下させたり素子破壊を発生させたりするおそれがあることを意味する。
しかし、負荷駆動装置100では、上記のように誤動作防止回路部70を備えているので、第1バッテリ201を負荷駆動装置100に対して逆接続したときに、第1逆接保護リレー41を自律的にオフ状態にすることができる。したがって、逆接続された第1バッテリ201の正極から駆動回路部10を介して負極へ戻る、負荷駆動時と逆向きの電流経路が遮断されるので、過大な電流による負荷300や負荷駆動装置100の回路素子の耐久性低下を抑制することが可能となる。
また、負荷駆動装置100では、上記のように動作遮断回路部60を備えているので、第1及び第2逆接保護リレー41,42の動作を個別に遮断することができる。したがって、第1及び第2逆接保護リレー41,42の2つの逆接保護リレーについて1つの逆接保護リレードライバ50を設ければ足りるので、負荷駆動装置100の大型化やコスト上昇を抑制することが可能となる。
[第2実施形態]
図5は、第2実施形態に係る負荷駆動装置の一例を示す。なお、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付すことで、その説明を省略ないし簡潔にする。
図5は、第2実施形態に係る負荷駆動装置の一例を示す。なお、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付すことで、その説明を省略ないし簡潔にする。
負荷駆動装置100aは、車載バッテリ200から駆動回路部10へ電源を供給する電源供給系統が冗長設計されていない点で負荷駆動装置100と異なる。すなわち、負荷駆動装置100aは、第1バッテリ201から電源を供給する第1電源供給系統のみを有し、負荷駆動装置100において第2バッテリ202から電源を供給する第2電源供給系統を備えていない。したがって、負荷駆動装置100aでは、負荷駆動装置100における、第2正極ラインL2、第2信号ラインL5、第2正極端子102、第2電源リレー32、第2逆接保護リレー42、抵抗105、予備電源リレー107、ダイオード108が省略されている。また、負荷駆動装置100aでは、第2逆接保護リレー42が備えられていないので、負荷駆動装置100において第1及び第2逆接保護リレー41,42の動作を個別に遮断する動作遮断回路部60が省略されている。さらに、負荷駆動装置100aの誤動作防止回路部70aでは、負荷駆動装置100において第2逆接保護リレー42の誤動作を防止するための回路素子が省略されている。具体的には、負荷駆動装置100における、第2誤動作防止トランジスタ72及びこれに付随する回路素子、すなわち、ダイオード76、ベース抵抗77、ベース−エミッタ間抵抗78が省略されている。
図6は、負荷300を駆動するときの負荷駆動装置100aの回路動作の一例を示す。制御回路部20は、負荷300を駆動するときに、出力ポートP1,P4から以下のように制御信号を出力する。出力ポートP1からは、第1電源リレー31をオン状態にする制御信号が出力される。出力ポートP4からは、第1ドライバリレー53をオン状態にし、かつ、第2ドライバリレー54をオフ状態にする制御信号が出力される。このような状態において、図3の負荷駆動装置100と同様の回路動作によって、誤動作防止回路部70aの第1誤動作防止トランジスタ71はオフ状態となり、これにより、第1逆接保護リレー41はオン状態となる。第1電源リレー31及び第1逆接保護リレー41がいずれもオン状態となるので、第1バッテリ201の正極から、第1正極ラインL1、駆動回路部10及び負極ラインL3を介して第1バッテリ201の負極までが通電可能となる(図中の太実線矢印参照)。したがって、制御回路部20が駆動回路部10へ制御信号を出力することで、駆動回路部10から負荷300への通電量が制御され、負荷300が駆動される。
図7は、第1バッテリ201を負荷駆動装置100aに対して逆接続したときの負荷駆動装置100aの回路動作を示す。第1バッテリ201を負荷駆動装置100aに対して逆接続する場合には、上記のように、制御回路部20には電源供給がなされていないので、制御回路部20の出力ポートP1,P4からは制御信号が出力されていない。したがって、第1電源リレー31、並びに、第1及び第2ドライバリレー53,54はいずれもオフ状態となる。また、駆動回路部10が、図2に示すように負荷300としてのブラシレスモータを駆動するインバータである場合には、スイッチング素子11〜16も全てオフ状態となっている。このような状態であっても、図4の負荷駆動装置100と同様の回路動作によって、上記の第1の閉回路が形成されることで、第1誤動作防止トランジスタ71は、ベース−エミッタ間電圧が接合部飽和電圧以上となってオン状態となる。このため、第1誤動作防止トランジスタ71にベース電流が流れる(図中の白抜矢印参照)。そして、図4の負荷駆動装置100と同様の回路動作によって、上記の第2の閉回路が形成されることで(図中の太実線矢印参照)、第1逆接保護リレー41は、ゲート−ソース間電圧がゲートしきい値電圧未満となって、オフ状態となる。これにより、逆接続された第1バッテリ201の正極から駆動回路部10を介して負極へ戻る、負荷駆動時と逆向きの電流経路が遮断される(図中の太破線矢印参照)。
このように単一の電源供給系統を有する非冗長設計の負荷駆動装置100aでも誤動作防止回路部70aを備えているため、第1バッテリ201を負荷駆動装置100に対して逆接続したときに、第1逆接保護リレー41を自律的にオフ状態にできる。したがって、逆接続された第1バッテリ201の正極から駆動回路部10を介して負極へ戻る、負荷駆動時と逆向きの電流経路が遮断されるので、過大な電流による負荷300や負荷駆動装置100の回路素子の耐久性低下を抑制することが可能となる。
なお、負荷駆動装置100において、第1及び第2逆接保護リレー41,42について1つの逆接保護リレードライバ50を設けて、動作遮断回路部60によって第1及び第2逆接保護リレー41,42の動作を個別に遮断する構成とした。しかし、負荷駆動装置100において、従来の負荷駆動装置100cvtと同様に、動作遮断回路部60を省略して、第1及び第2逆接保護リレー41,42に一対一で逆接保護リレードライバ50a,50bを設けることを排除するものではない。
動作遮断回路部60及び誤動作防止回路部70,70aの回路構成は単なる一例であり、第1及び第2遮断トランジスタ61,62、第1及び第2誤動作防止トランジスタ71,72として、NPN型トランジスタに代えて、例えばMOSFET等のスイッチング素子を適用し得る。要するに、動作遮断回路部60は、制御回路部20から出力された制御信号に応じて第1及び第2逆接保護リレー41,42の各ゲート電圧を個別に低下させる回路であればよい。すなわち、動作遮断回路部60は、第1逆接保護リレー41のゲート−ソース間電圧及び第2逆接保護リレー42のゲート−ソース間電圧を個別に低下させて第1逆接保護リレー41及び第2逆接保護リレー42を選択的にオフ状態に保つ回路であればよい。また、誤動作防止回路部70,70aは、第1バッテリ201を逆接続したときに、第1逆接保護リレー41のソース電圧と接地電位との電位差に基づいて、第1逆接保護リレー41のゲート電極とソース電極とを自律的に導通させる回路であればよい。これに加えて、誤動作防止回路部70は、第2バッテリ202を逆接続したときに、第2逆接保護リレー42のソース電圧と接地電位との電位差に基づいて、第2逆接保護リレー42のゲート電極とソース電極とを自律的に導通させる回路であればよい。
負荷駆動装置100,100aでは、第1及び第2バッテリ201,202を逆接続したときに、逆接保護リレードライバ50を介して負極ラインL3と第1及び第2逆接保護リレー41,42の両ゲート電圧が導通してしまうことを前提としている。したがって、逆接保護リレードライバ50は、バッテリ逆接続時に逆接保護リレードライバ50を介して負極ラインL3と第1及び第2逆接保護リレー41,42の両ゲート電圧が導通するものであれば、他の回路構成としてもよい。例えば、逆接保護リレードライバ50は、第1及び第2ドライバリレー53,54として、Nチャネル型MOSFETに代えて、Pチャネル型MOSFETを用いてもよい。
駆動回路部10の一例として、ブラシレスモータである負荷300を駆動するインバータを示したが、このブラシレスモータは、電動パワーステアリングシステムや電動ブレーキシステムにアクチュエータとして適用され得る。また、駆動回路部10は、ブラシレスモータに限らず、内燃機関インジェクタ及び自動車用変速機等に用いられるソレノイドやその他の誘導性負荷を駆動するものであってもよい。
負荷駆動装置100では、第1バッテリ201から電源を供給する第1電源供給系統と、第2バッテリ202から電源を供給する第2電源供給系統と、の2つの電源供給系統で冗長設計がなされていた。これに代えて、負荷駆動装置100では、3つ以上の電源供給系統で冗長設計がなされていてもよい。この場合には、2つの電源供給系統にそれぞれ設けられた遮断トランジスタ61,62及び誤動作防止トランジスタ71,72に加えて、3つ目以降の電源供給系統のそれぞれについて遮断トランジスタ及び誤動作防止トランジスタを備えればよい。
10…駆動回路部、30…電源リレー部、31…第1電源リレー、32…第2電源リレー、40…逆接保護リレー部、41…第1逆接保護リレー、41d…ダイオード、42…第2逆接保護リレー、42d…ダイオード、50…逆接保護リレードライバ、60…動作遮断回路部、61…第1遮断トランジスタ、62…第2遮断トランジスタ、70,70a…誤動作防止回路部、71…第1誤動作防止トランジスタ、72…第2誤動作防止トランジスタ、73,76…ダイオード、100,100a…負荷駆動装置、200…車載バッテリ、201…第1バッテリ、202…第2バッテリ、300…負荷、L1…第1正極ライン、L2…第2正極ライン、L3…負極ライン、L4…第1信号ライン、L5…第2信号ライン
Claims (12)
- 負荷を駆動する駆動回路部と、
複数のバッテリから前記駆動回路部へ個別に電源供給を行う複数の電源供給系統と、
前記複数の電源供給系統のそれぞれに設けられた第1半導体リレーであって、ソース電極が前記バッテリの正極に接続され、ドレイン電極が前記駆動回路部に接続され、ゲート電極がドライバから出力された駆動信号を入力し、前記バッテリの正極から前記駆動回路部に向かう方向を順方向とする寄生ダイオードを有する、前記第1半導体リレーと、
前記複数のバッテリのうち少なくとも1つのバッテリが極性を反対にして前記駆動回路部に逆接続されたときに、バッテリが逆接続された電源供給系統の前記第1半導体リレーの前記ゲート−ソース間電圧を、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の導通が遮断される電圧まで低下させる第1の回路部と、
を備える、負荷駆動装置。 - 前記第1の回路部は、前記複数の電源供給系統のそれぞれにおいて、前記第1半導体リレーの前記ゲート電極と前記第1半導体リレーの前記ソース電極とを接続するスイッチ素子を備え、前記スイッチ素子は、前記バッテリが逆接続された電源供給系統において、前記第1半導体リレーの前記ゲート電極と前記第1半導体リレーの前記ソース電極とを自律的に導通させる、請求項1に記載の負荷駆動装置。
- 前記スイッチ素子は、前記バッテリが逆接続された電源供給系統において、前記第1半導体リレーの前記ソース電極の電圧と接地電位との間の電位差に基づいて、前記第1半導体リレーの前記ゲート電極と前記第1半導体リレーの前記ソース電極とを自律的に導通させる、請求項2に記載の負荷駆動装置。
- 前記スイッチ素子は、前記複数の電源供給系統のそれぞれにおいて、前記ドライバから前記第1半導体リレーの前記ゲート電極へ前記駆動信号を出力する信号ラインを介して、前記第1半導体リレーの前記ゲート電極に接続され、前記スイッチ素子と前記信号ラインとの間には、前記信号ラインから前記スイッチ素子に向かう方向を順方向とするダイオードが設けられる、請求項2又は請求項3に記載の負荷駆動装置。
- 前記複数のバッテリが前記駆動回路部に正常に接続された状態で前記複数の電源供給系統のうち1つの電源供給系統から電源を供給して前記負荷を駆動するときに、電源が供給される電源供給系統以外の電源供給系統における前記第1半導体リレーの前記ゲート−ソース間電圧を、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の導通が遮断される電圧まで低下させる第2の回路部を更に備える、請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の負荷駆動装置。
- 前記複数の電源供給系統の前記第1半導体リレーは、単一の前記ドライバから前記駆動信号を入力する、請求項5に記載の負荷駆動装置。
- 前記複数の電源供給系統のそれぞれにおいて、前記第1半導体リレーの前記ソース電極と前記バッテリの正極とを接続する正極ラインに第2半導体リレーを更に備え、前記スイッチ素子は、前記第1半導体リレーと前記第2半導体リレーとの間の前記正極ラインに接続されることで、前記第1半導体リレーの前記ソース電極に接続される、請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載の負荷駆動装置。
- 負荷を駆動する駆動回路部と、
1つのバッテリから前記駆動回路部へ電源供給を行う1つの電源供給系統と、
前記1つの電源供給系統に設けられた第1半導体リレーであって、ソース電極が前記バッテリの正極に接続され、ドレイン電極が前記駆動回路部に接続され、ゲート電極がドライバから出力された駆動信号を入力し、前記バッテリの正極から前記駆動回路部に向かう方向を順方向とする寄生ダイオードを有する、前記第1半導体リレーと、
前記1つのバッテリが極性を反対にして前記駆動回路部に逆接続されたときに、前記第1半導体リレーの前記ゲート−ソース間電圧を、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の導通が遮断される電圧まで低下させる第1の回路部と、
を備える、負荷駆動装置。 - 前記第1の回路部は、前記第1半導体リレーの前記ゲート電極と前記第1半導体リレーの前記ソース電極とを接続するスイッチ素子を備え、前記スイッチ素子は、前記1つのバッテリが逆接続されたときに、前記第1半導体リレーの前記ゲート電極と前記第1半導体リレーの前記ソース電極とを自律的に導通させる、請求項8に記載の負荷駆動装置。
- 前記スイッチ素子は、前記1つのバッテリが逆接続されたときに、前記第1半導体リレーの前記ソース電極の電圧と接地電位との間の電位差に基づいて、前記第1半導体リレーの前記ゲート電極と前記第1半導体リレーの前記ソース電極とを自律的に導通させる、請求項9に記載の負荷駆動装置。
- 前記スイッチ素子は、前記ドライバから前記第1半導体リレーの前記ゲート電極へ前記駆動信号を出力する信号ラインを介して、前記第1半導体リレーの前記ゲート電極に接続され、前記スイッチ素子と前記信号ラインとの間には、前記信号ラインから前記スイッチ素子に向かう方向を順方向とするダイオードを設けた、請求項9又は請求項10に記載の負荷駆動装置。
- 前記第1半導体リレーの前記ソース電極と前記バッテリの正極とを接続する正極ラインに第2半導体リレーを更に備え、前記スイッチ素子は、前記第1半導体リレーと前記第2半導体リレーとの間の前記正極ラインに接続されることで、前記第1半導体リレーの前記ソース電極に接続される、請求項8〜請求項11のいずれか1つに記載の負荷駆動装置。
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